Análisis funcional de genes reguladores del desarrollo del fruto y su relación con las vías reguladas por auxinas

Abstract

El gineceo tiene un papel fundamental en la continuidad de la especie ya que está implicado en la recepción y germinación del polen, asegurando así la fertilización de los óvulos. Tras dicho proceso el gineceo pasa a denominarse fruto, y es el encargado de proteger las semillas durante su desarrollo y dispersarlas cuando estén maduras. En Arabidopsis se han identificado muchos de los genes necesarios para la morfogénesis del fruto y la formación de los tejidos necesarios para la dispersión de las semillas, aunque en la mayoría de los casos no se conocen con precisión las rutas genéticas implicadas en estos procesos. Por ello es importante ampliar los estudios genéticos y moleculares encaminados a desvelar las interacciones funcionales entre los genes implicados, así como identificar nuevos factores con funciones clave en la morfogénesis del gineceo. En la presente tesis se ha llevado a cabo la caracterización funcional de la pequeña subfamilia de factores de transcripción NGATHA (NGA) de Arabidopsis, y se ha estudiado el papel que desempeñan estos factores en las rutas genéticas responsables de la morfogénesis del gineceo. Para la caracterización funcional de los genes NGA se han identificado y caracterizado mutantes de pérdida de función para cada uno de estos loci, y se han generado y analizado combinaciones múltiples de estas mutaciones. Estos estudios han puesto de manifiesto el papel esencial que los genes NGA desempeñan en la morfogénesis de los tejidos apicales del gineceo en Arabidopsis. El análisis de los patrones de expresión temporal y espacial de los genes NGA muestra que su expresión tiene lugar en dominios que experimentan una proliferación activa y coincide, en general, con regiones que acumulan niveles altos de auxinas. Para profundizar en la relación entre los genes NGA y las rutas de señalización de auxinas se han realizado diferentes análisis, como el estudio de las respuestas clásicas a auxinas en los mutantes nga, la caracterización del efecto fenotípico de las auxinas y de inhibidores del transporte de auxinas en estos mutantes, y el análisis de expresión de genes implicados en la biosíntesis de auxinas, como los genes YUCCA (YUC), en los mutantes nga. Los resultados obtenidos indican que los fenotipos observados en el gineceo de los mutantes nga probablemente son debidos a una menor síntesis de auxinas en la región apical del gineceo como consecuencia de la falta de inducción de los genes YUC en este dominio. Por tanto, los factores NGA parecen estar implicados en la biosíntesis de auxinas a través de la regulación de los genes YUC. Además de las auxinas, los genes NGA podrían regular respuestas a brasinosteroides en la raíz, ya que se ha demostrado la interacción física entre las proteínas NGA y BRX. Así mismo, se ha llevado a cabo un exhaustivo análisis genético para determinar el papel de los genes NGA en las rutas que dirigen la morfogénesis del gineceo. Los estudios realizados con combinaciones múltiples de mutantes, tanto de pérdida como de ganancia de función, junto con análisis de expresión han puesto de manifiesto la existencia de una relación funcional entre los factores de transcripción de la familia STY/SHI y los factores NGA, pese a no estar relacionados estructuralmente. En este trabajo se muestra que estas dos familias probablemente no se regulan mutuamente, sino que actúan de manera cooperativa sobre dianas comunes. Los resultados obtenidos indican que un posible trímero NGA/STY1/CRC sería el responsable de especificar la formación del estilo. Se muestra también que los genes NGA participan en la regulación de genes que dirigen la formación de la zona de dehiscencia y la apertura del fruto y que también parecen tener un papel en la formación de las regiones apicales del gineceo. Los análisis genéticos realizados indican que los factores NGA podrían estar implicados en la inducción de los genes SHATTERPROOF (SHP) e interferir con la activación del gen FRUITFULL (FUL).